各類功放原理圖及原理介紹

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上D類功放的原理 在音響領(lǐng)域里人們一直堅守著A類功放的陣地。認(rèn)為A類功放聲音最為清新透明，具有很高的保真度。但是，A類功放的低效率和高損耗卻是它無法克服的先天頑疾。B類功放雖然效率提高很多，但實際效率僅為50%左右，在小型便攜式音響設(shè)備如汽車功放、筆記本電腦音頻系統(tǒng)和專業(yè)超大功率功放場合，仍感效率偏低不能令人滿意。所以，效率極高的，因其符合綠色革命的潮流正受著各方面的重視。由于集成電路技術(shù)的發(fā)展，原來用分立元件制作的很復(fù)雜的調(diào)制電路，現(xiàn)在無論在技術(shù)上還是在價格上均已不成問題。而且近年來數(shù)字音響技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)與數(shù)字音響有很多相通之處，進(jìn)一步顯示出的發(fā)展優(yōu)勢。是放大元

2、件處于開關(guān)工作狀態(tài)的一種放大模式。無信號輸入時放大器處于截止?fàn)顟B(tài)，不耗電。工作時，靠輸入信號讓晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)，晶體管相當(dāng)于一個接通的開關(guān)，把電源與負(fù)載直接接通。理想晶體管因為沒有飽和壓降而不耗電，實際上晶體管總會有很小的飽和壓降而消耗部分電能。這種耗電只與管子的特性有關(guān)，而與信號輸出的大小無關(guān)，所以特別有利于超大功率的場合。在理想情況下，的效率為100%，B類功放的效率為78.5%，A類功放的效率才50%或25%（按負(fù)載方式而定）。實際上只具有開關(guān)功能，早期僅用于繼電器和電機(jī)等執(zhí)行元件的開關(guān)控制電路中。然而，開關(guān)功能（也就是產(chǎn)生數(shù)字信號的功能）隨著數(shù)字音頻技術(shù)研究的不斷深入，用與Hi-Fi

3、音頻放大的道路卻日益暢通。20世紀(jì)60年代，設(shè)計人員開始研究用于音頻的放大技術(shù)，70年代Bose公司就開始生產(chǎn)D類汽車功放。一方面汽車用蓄電池供電需要更高的效率，另一方面空間小無法放入有大散熱板結(jié)構(gòu)的功放，兩者都希望有D類這樣高效的放大器來放大音頻信號。其中關(guān)鍵的一步就是對音頻信號的調(diào)制。圖1是的基本結(jié)構(gòu)，可分為三個部分：圖基本結(jié)構(gòu)第一部分為調(diào)制器，最簡單的只需用一只運放構(gòu)成比較器即可完成。把原始音頻信號加上一定直流偏置后放在運放的正輸入端，另通過自激振蕩生成一個三角形波加到運放的負(fù)輸入端。當(dāng)正端上的電位高于負(fù)端三角波電位時，比較器輸出為高電平，反之則輸出低電平。若音頻輸入信號為零、直流偏置三

4、角波峰值的1/2，則比較器輸出的高低電平持續(xù)的時間一樣，輸出就是一個占空比為1：1的方波。當(dāng)有音頻信號輸入時，正半周期間，比較器輸出高電平的時間比低電平長，方波的占空比大于1：1；負(fù)半周期間，由于還有直流偏置，所以比較器正輸入端的電平還是大于零，但音頻信號幅度高于三角波幅度的時間卻大為減少，方波占空比小于1：1。這樣，比較器輸出的波形就是一個脈沖寬度被音頻信號幅度調(diào)制后的波形，稱為PWM（Pulse Width Modulation脈寬調(diào)制）或PDM（Pulse Duration Modulation脈沖持續(xù)時間調(diào)制）波形。音頻信息被調(diào)制到脈沖波形中。分頁第二部分就是，這是一個脈沖控制的大電流

5、開關(guān)放大器，把比較器輸出的PWM信號變成高電壓、大電流的大功率PWM信號。能夠輸出的最大功率有負(fù)載、電源電壓和晶體管允許流過的電流來決定。第三部分需把大功率PWM波形中的聲音信息還原出來。方法很簡單，只需要用一個低通濾波器。但由于此時電流很大，RC結(jié)構(gòu)的低通濾波器電阻會耗能，不能采用，必須使用LC低通濾波器。當(dāng)占空比大于1：1的脈沖到來時，C的充電時間大于放電時間，輸出電平上升；窄脈沖到來時，放電時間長，輸出電平下降，正好與原音頻信號的幅度變化相一致，所以原音頻信號被恢復(fù)出來，見圖2。圖模擬工作設(shè)計考慮的角度與AB類功放完全不同。此時功放管的線性已沒有太大意義，更重要的開關(guān)響應(yīng)和飽和壓降。由于

6、功放管處理的脈沖頻率是音頻信號的幾十倍，且要求保持良好的脈沖前后沿，所以管子的開關(guān)響應(yīng)要好。另外，整機(jī)的效率全在于管子飽和壓降引起的管耗。所以，飽和管壓降小不但效率高，功放管的散熱結(jié)構(gòu)也能得到簡化。若干年前，這種高頻大功率管的價格昂貴，在一定程度上限制了的發(fā)展?，F(xiàn)在小電流控制大電流的MOSFET已普遍運用于工業(yè)領(lǐng)域，特別是近年來UHC MOSFET已在Hi-Fi功放上應(yīng)用，器件的障礙已經(jīng)消除。調(diào)制電路也是的一個特殊環(huán)節(jié)。要把20KHz以下的音頻調(diào)制成PWM信號，三角波的頻率至少要達(dá)到200KHz。頻率過低達(dá)到同樣要求的THD標(biāo)準(zhǔn)，對無源LC低通濾波器的元件要求就高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。頻率高，輸出波形的

7、鋸齒小，更加接近原波形，THD小，而且可以用低數(shù)值、小體積和精度要求相對差一些的電感和電容來制成濾波器，造價相應(yīng)降低。但此時晶體管的開關(guān)損耗會隨頻率上升而上升，無源器件中的高頻損耗、謝頻的取膚效應(yīng)都會使整機(jī)效率下降。更高的調(diào)制頻率還會出現(xiàn)射頻干擾，所以調(diào)制頻率也不能高于1MHz。同時，三角波形的形狀、頻率的準(zhǔn)確性和時鐘信號的抖晃都會影響到以后復(fù)原的信號與原信號不同而產(chǎn)生失真。所以要實現(xiàn)高保真，出現(xiàn)了很多與數(shù)字音響保真相同的考慮。還有一個與音質(zhì)有很大關(guān)系的因數(shù)就是位于驅(qū)動輸出與負(fù)載之間的無源濾波器。該低通濾波器工作在大電流下，負(fù)載就是音箱。嚴(yán)格地講，設(shè)計時應(yīng)把音箱阻抗的變化一起考慮進(jìn)去，但作為一

8、個功放產(chǎn)品指定音箱是行不通的，所以與音箱的搭配中更有發(fā)燒友馳騁的天地。實際證明，當(dāng)失真要求在0.5%以下時，用二階Butterworth最平坦響應(yīng)低通濾波器就能達(dá)到要求。如要求更高則需用四階濾波器，這時成本和匹配等問題都必須加以考慮。近年來，一般應(yīng)用的已有集成電路芯片，用戶只需按要求設(shè)計低通濾波器即可。標(biāo)簽：       電子管OTL功放原理及電路時間：2010-04-22 23:56:39 來源： 作者：電子管OTL功放原理及電路時間：2010-04-22 23:56:39 來源： 作者：OTL是英文Output Transformer Less Amplifi

9、er的簡稱，是一種無輸出變壓器的功率放大器。 一 OTL電子管功放電路的特點    普通電子管功率放大器的輸出負(fù)載為動圈式揚(yáng)聲器，其阻抗非常低，僅為416。而一般功放電子管的內(nèi)阻均比較高，在普通推挽功放中屏極至屏極的負(fù)載阻抗一般為510k，故不能直接驅(qū)動低阻抗的揚(yáng)聲器，必須采用輸出變壓器來進(jìn)行阻抗變換。由于輸出變壓器是一種電感元件，通過變壓器的信號頻率不同，其電感線圈所呈現(xiàn)的阻抗也不同。為了延伸低頻響應(yīng)，線圈的電感量應(yīng)足夠大，圈數(shù)也就越多，因此在每層之間的分布電容也相應(yīng)增大，使高頻擴(kuò)展受到限制，此外還會造成非線性失真與相位失真。   

10、 為了消除這些不良影響，各種不同形式的電子管OTL無輸出變壓器功率放大器應(yīng)運而生，許多適用于OTL功放的新型功率電子管在國外也不斷被設(shè)計制造出來。電子管OTL功率放大器的音質(zhì)清澄透明，保真度高，頻率響應(yīng)寬闊，高頻段與低頻段的頻率延伸范圍一般可達(dá)10HZ100kHz，而且其相位失真、非線性失真、瞬態(tài)響應(yīng)等技術(shù)性能均有明顯提高。二 電子管OTL功放電路的形式    圖1(a)圖1(f)是OTL無輸出功放基本電路。圖1(a)和圖1(b)為OTL功放兩種供電結(jié)構(gòu)的方式，即正負(fù)雙電源式和單電源供電方式。在正負(fù)雙電源式OTL功放中，中心為地電位。這樣可保證推挽電路的對稱性，因

11、此可以省略輸出電容，使功放的頻率響應(yīng)特性更佳。單電源式OTL電路為了使兩只推挽管具有相同的工作電壓，必須使中心點的工作電壓等于電源電壓的一半。同時，其輸出電容C1的容量必須足夠大，不影響輸出阻抗與低頻響應(yīng)的要求。     圖1(c)和圖1(d)為OTL功放電子管柵極偏置的取法。由于上邊管陰極不接地，因此上邊管的推動信號由柵極與陰極之間加入，而下邊管的推動信號可由柵極與地之間加入。至于其偏置方式，上邊管可通過中心點對地分壓后取出，而下邊管的偏置電壓必須另設(shè)專門的負(fù)壓電源來供給。    圖1(e)和圖1(f)為OTL倒相電路的應(yīng)

12、用。圖1(e)為采用屏陰分割式倒相電路對OTL功放進(jìn)行激勵。只要倒相管的屏極負(fù)載電阻RL與陰極負(fù)載電阻RK的阻值相等，其輸出的激勵電壓總能獲得平衡。    圖1(f)為采用共陰極差分式倒相電路。由于共陰極電阻RK，的阻值較大，具有深度負(fù)反饋作用，故電路穩(wěn)定可靠。同時，只要擔(dān)任差分放大的上管與下管的屏極負(fù)載電阻取值相等，其兩管的屏極總能輸出一對相位相反、幅值相等的推動信號電壓。三、OTL功放電路的選管    對于電子管OTL功放的輸出級，不是所有功率電子管均能適用，必須選用符合如下條件的功率電子管才能取得良好的效果。1低內(nèi)阻特性

13、0;   一般功率電子管的屏極內(nèi)阻為10k左右，不適用于OTL功放。OTL功放必須選用屏極內(nèi)阻在200800的功率電子管。這些低內(nèi)阻功率電子管有6AS7、6N5P、6C33C-B、6080、6336等。2低屏壓、大電流特性    一般功率電子管的屏極電壓均為400V左右，高屏壓電子管可達(dá)8001000V，而OTL功放必須選用屏極電壓在150250V之間的低屏壓、大電流特性的功率電子管來擔(dān)任。以上所列低內(nèi)阻功率電子管均具有低屏壓、大電流的工作特性。此外還有6C19、6KD6、421A、6146等功率電子管。這些電子管本身具有低屏壓、大電流特性，但

14、其屏極內(nèi)阻稍高，應(yīng)多管并聯(lián)才能適用于OTL功放。3采用新型OTL功放專用功率電子管    這類電子管不僅內(nèi)阻較低，而且具有低屏壓、大電流特性，如6HB5、6LF6、17KV6、26LW6、30KD6、40KG6等。為了降低電子管燈絲的功耗，許多用于OTL功放的功率電子管的燈絲電壓提高到2040V，以便于串聯(lián)使用。四 幾種OTL功放典型電路1新型三極功率管OTL功放    圖2是6C33 C-B雙三極管OTL功放電路圖。本電路采用國外新型低內(nèi)阻、大功率雙三極管6C33C-B作OTL功放，每個聲道用一對6C33C-B作功率放大，在輸出8負(fù)

15、載時，每聲道的輸出功率可達(dá)40W。     本OTL功放輸入級采用高放大系數(shù)雙三極電子管12AX7組成前級差分兼倒相電路。該電路具有輸入阻抗高、動態(tài)范圍大的特點。為了拓寬頻響、減小相位失真，輸入級與推動級之間采用直接耦合的方式。為提高前級增益，在差分輸入管12AX7的陰極加上-22 V 電壓，并串接了一只1.1mA的恒流二極管，使前級工作更加穩(wěn)定可靠。    推動放大級由中放大系數(shù)雙三極電子管12BH7擔(dān)任，該管特性與l2AU7、12JD8、5687等雙三極管特性相近。為了增大屏極電流，提高推動級輸出能力，特將兩只三極管并聯(lián)

16、使用，每管屏極電壓高達(dá)265V，組成共陰極推動放大電路。為提高推動級各項電性能、減小失真、拓寬頻響，在兩管的陰極加有較深的電流負(fù)反饋。    OTL功放輸出級每個聲道采用一對新型雙三極功率電子管6C33C-B。前級一對幅值相等、相位相反的推動信號經(jīng)過兩只0.47 F電容耦合至功放管。    本OTL功放級采用正負(fù)雙電源形式，其功放級工作電壓為±182V。功放管6C33C-B的柵極與陰極間的最高負(fù)壓值為-60V，上邊管的柵負(fù)壓由單獨的負(fù)壓電源供給，下邊管的柵負(fù)壓則由另一組負(fù)電壓供給。    為提高

17、OTL功放的各項電性能，在OTL中點輸出端與輸入端之間通過1.8k電阻加了適當(dāng)?shù)碾妷贺?fù)反饋，使整機(jī)電性能穩(wěn)定可靠。本機(jī)的頻率響應(yīng)為10Hz200kHz(±0.1dB)。    在OTL功放電源供給方面，功放級的正負(fù)高壓由電源變壓器中135V/1.3A繞組經(jīng)二極管正反相整流濾波后取得±182V高壓。輸入級與推動級的屏極高壓由電源變壓器300V/0.1A繞組經(jīng)二極管橋式整流濾波后輸出+395V高壓，并經(jīng)去耦電阻降壓后得到+265V和+140V電壓，分別供給12AX7和12BH7。柵負(fù)壓電源分為兩組，由電源變壓器中的兩個獨立繞組60V/50mA經(jīng)整流

18、濾波后分別供給OTL功放管的柵極作為柵負(fù)偏壓，并通過兩只20k可變電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。燈絲電源分為3組，前級各聲道為2組。功放管6C33C-B燈絲有兩種用法，當(dāng)串聯(lián)使用時為12.6V/3.3A，并聯(lián)使用時為6.3V/6.6A，本機(jī)采用的是串聯(lián)方式。 2普通三極管OTL功放    圖3是6KD6五極管OTL功放電路圖。它是將普通束射四極管或五極功率電子管改為三極管接法的OTL功放，利用了電子管簾柵極在相同柵壓下可以輸出較大電流的特點。原來由于相對的屏極內(nèi)阻較大，限制了工作電流，但改成三極管接法以后，簾柵極的電壓與屏極電壓處于同等電位，屏極內(nèi)阻大幅度下降，加強(qiáng)了屏極承受較大電流的能力